数字逻辑电路设计-多功能数字钟
多功能数字钟
摘要：实验作品名为多功能数字钟，具有校时、清零、保持、整点报时、闹钟五大功能。整个实验以QuartusII 7.0为软件设计基础，结合Altera公司研发的Cyclone系列可编程逻辑器件工具箱进行实际测试。整个数字钟的开发完全遵照自顶向下的设计方法，这个设计因为该方法可移植性强、逻辑符合一般规律、可多人共做等优点而得以为设计人员省去大量时间和精力。
本作品在防抖动电路和蜂鸣器鸣响时长控制上拥有一定的自主创新性和理论证明，同时由于整个设计过程当中适当地对每个器件进行了有机的封装，所以电路图的逻辑关系较为清晰。现在数字钟因其在日常生活生产中的作用而成为可盈利的商品，在金钱的驱动下数字钟的设计方法与本实验作品相比功能和效率上都有非常大的提升，故本实验的目的在于让设计者充分了解数字逻辑电路设计的流程和具体软件的使用方法。
关键词：数字钟，可编程逻辑器件，防抖动电路，学习型设计
The design of Multifunctional digital clock Abstract: This experimental product is called Multifunctional digital clock. It has five major functions such as time setting, resetting, holding, alarming, and
beeping when it comes to an addition to the hour. The whole experiment is
based on the software of design called Quartus II 7.0 and is tested by
combining the Cyclone series of programmable logical device provided by
Altera. The clock is designed under the process of ‘from the top to the end’.
The method spares designers lots of time and energy for its flexibility to be
transplanted, easiness for ordinary logic reasoning and availability for
cooperative designing. The product is self-creative and provable in terms of
turbulence muting and manipulation of the period of beeping. At the same
time, the diagrams of the circuits are apparently logical thanks to
well-organized sealing of each part of device during the design. In this era
of common concept of inexpensiveness of digital clocks, methods and
effectiveness of designing a clock are improved due to its profitability.
Hence, this experimental design is aimed at letting the participants to
understand the process of digital logic circuits designing and to get to
familiar with the usage of particular software.
Keyword: Digital Clock, programmable logic device, mute circuit, design for learning
目录
一．设计要求与说明 (4)
二．方案论证 (4)
1.设计整体思路
2.设计大体流程
三．各子模块设计原理与调试仿真 (5)
1.时钟发生器 (5)
2.计时电路 (7)
3.显示电路 (9)
4.校分电路和清零电路 (12)
5.报时电路 (13)
6.储时电路 (15)
7．选择电路 (16)
8.闹钟比较电路 (16)
9．其他 (17)
四．编程下载
1．整体电路图 (18)
2．管脚配置 (19)
3．编译调试 (19)
五．实验感想
一．设计要求与说明
1、能进行正常的时、分、秒计时功能
2、分别由六个数码管显示时分秒的计时
3、使能开关
4、清零开关
5、校分开关
6、校时开关
7、使时钟具有整点报时功能（当时钟计到59’53”时开始
报时，在59’53”, 59’55”,59’57”时报时频率为512Hz,
59’59”时报时频率为1KHz, ）
8、闹表设定功能
9、自己添加其他功能
二．方案论证
1．设计整体思路
图1
数字钟的功能设计思路大致如图1
时钟发生电路：位计时电路提供频率为1HZ的稳定脉冲，该电路是整个时钟
是否精准的关键
计时电路：由时钟发生器驱动，存储并演绎时间的流逝
储时电路（闹钟）：储存一个固定的时间
选择电路：由输入端控制调校或显示储时电路和计时电路中的一个
显示电路：将两个时间电路的输出信号调制成可输出的信号
报时电路：根据时间信号以一定的模式输出符合要求的蜂鸣器驱动信号
校分电路：使时间电路脱离时钟驱动并以累加的方式分别调校时与分
清零电路：使时钟电路的所有信号归零
2设计大体流程
1）设计时钟发生电路与计时电路
2）连接两个模块并调试电路，分别用ＬＥＤ灯检测时分秒的运行状况
3）设计显示电路并单独调试
4）连接时钟电路和显示电路并调试，整体调试时钟电路
5）设计校分电路和清零电路并连接调试
6）设计报时电路并单独调试
7）连接报时与时钟电路，利用已调校好的调分清零电路调校报时电路的功能
8）设计储时电路（在计时电路上适当修改）
9）设计选择电路将计时电路和储时电路连接，调校选择电路以保证时间与调校显示的接口功能正常
10）整体调试并增加诸如防抖动等优化电路
三．各子模块的设计原理与调试
１．时钟发生器
图２
时钟发生器设计思路大致如图２
１）十六分频电路由四个Ｔ触发器异步连接而成
２）
图３
实时（timing）仿真如图4
图4
有仿真图波形可初步断定用4*T触发器一步连接对高频信号进行16
分频是不会产生明显延迟和错位现象
３）一千分频电路由三个十进制加法计数器连接而成，连接方式是：低位计数器的QD端与高位计数器的CLK端相连
图5
为方便今后对十分频器的使用在此对其进行了封装，仿真波形图如下
图6
输入波周期为10ns，由图6所示仿真图中的时间条可看出，在Timing 模式下1000分频电路对高频信号几乎无延迟与错位，同时可看出该分频器的占空比为1:10。
4 )3分频电路由十进制加法计数器和反馈电路组成一个模三计数器。74160为异步置数计数器，故可将信号0010反馈为有效的置数信号，由于0010时QB的状态在所有三个状态中独一无二，故连接图如下
图7
波形仿真如下图
图8
由图8可知输出波形无明显延迟但有少许错位，占空比严格保证在3:1。
由于整体连接时各元件显示为封装形式，故电路图类似于图2；连接完成后，由于仿真数据量过大，故直接下载在实体LED灯上进行检测，经简单的对表测试后，认为1HZ输出电路没有逻辑错误及大的时间延迟。
2．计时电路
图9
计时电路设计思路如图，整个电路均采用异步计数方式连接。
１）模60计数器
该计数器由两个74160模10计数器构成，低位计数器的进位端取非后作为高位计数器的时钟信号。加非门的原因是74160计数器的RCO端在1001时产生上升沿，0000时产生下降沿，而其时钟端由上升沿驱动，故对RCO取非以保证低位9变为0时，高位刚好进位。
由于模60计数器对个位没有特殊数字要求，故设计的反馈电路只针对高位，同样还是使用74160的置数端作为控制接口，可将高位0101反馈为有效置零信号同时兼顾到模6计数器某些bit的特殊性，可将反馈电路设计成如图。
图10
将7个输出端分别接在7个LED上，输入3HZ的时钟频率检验模60分秒
计数器设计无误。
２）模24计数器
模24计数器同样使用两个74160构成，进位电路与模60计数器完全相同。由于模24的个位在特殊数字上发生跳变，故反馈电路需兼顾低位计数器。同时应注意，在此应用异步清零的方法控制跳变。这是由于异步置数的本质是在下一个时钟信号（上沿）到来时，才进行置数，而高位的时钟信号由低位的进位端所控制，经逻辑演绎得知：当计数器满足跳转条件时，低位的跳转不能给高位提供时钟信号，以至于出现23->20->21->22->23->20的死循环，故此处需使用异步清零的方式产生跳变。原理图如下：
图11
图中inst4是制作后期加入的清零控制电路。用同样的方法对其进行调试。
３）整个计时电路设计如下
图12
图中dividerfin是1HZ发生器，double60是分秒计数器，counter24是时计数器，在分秒时计数器之间仍用RCO接非门的方式完成进位，其中abcd表示一个十进制位的四位二进制输出，从左到右从低到高，l与h区分个位与十位，q区分分秒与小时，分秒中1代表秒，2代表分。
3．显示电路
图13
显示电路的功能是：将4位二进制的时间信号转换为适于显示的七段码;
分时输出六个时间信号。重点在于设计分时扫描电路。在此之前，须了解实际器件的显示规则。本实系统中，有一组七段显示码输入端以及八个显
示器的使能端，这意味着每个时刻显示器中（不管有几个在工作）只能显示一个数字信息，因此，所设计的显示电路必须在不同时刻将不同的数据信息输入到不同的显示器上。这就需要该电路能令使能端和数据段协调地工作，故可用一个适当的时钟频率同时控制这个显示过程，在此过程中，我们称使能端的控制为扫描，称数据段的传输为译码。由于人眼的时间分辨率大概为24HZ，故索取扫描频率应高于24HZ，本次设计中扫描频率设定为1KHZ。
１）扫描部分
该部分由一个模6计数器和一个译码器构成,其中,模6计数器以扫描频率轮流将八个地址码输入到译码器中，最终控制六个显示器的使能端。这里注意到每个显示器都是共阴阳极连接,故可以采用74138 3—8线译码器作为背极控制器，相应的采用7447作为显示译码器，工作原理图如下
图13
图中模6计数器采用异步清零的方式产生跳变
２）译码部分
该部分包括显示部分的模6计数器和4个74151 /8选1 数据选择器和一个显示译码器。数据选择器负责将6个四位二进制时钟数码轮流输出（由模6计数器驱动），由于显示器采用共阴极方式连接，故显示译码器采用7447，该译码器输出低电平有效。
图13
图中上方的四个8-1数据选择器分别接收6个数字信号中的的一位电平，输出的四个选择信号输入到右下角的显示译码器并最终输出到硬件的七个数据输入端。
３）调试
图15
将显示电路封装后为该电路附上如图15所示的输入，下载后在硬件上观察检测显示电路的功能的到以下显示
经查表得知该组数码正确显示了输入的二进制信息，故推知电路无逻辑错误。观察到每位数字由右至左以1HZ速度轮流显示，这是因为所加扫描频率为1HZ。
4）1KHZ电路设计
如图所示，1Khz可用一个16分频电路一个1000分频电路和一个三分频电路产生。
4.校分电路和清零电路
这两个电路的设计原理都是是在计时电路的基础上加入控制电路以完成改变六个计数器计时状态的功能。
１）清零电路
该电路的设计思路是直接对六个计数器的CLR端进行控制，对于原来未利用清零端的计数器直接将其连在控制端上，对于利用到清零端的计数器，可用一个与门令反馈和控制信号协调工作（如图16）
图16
上图是模24计数器加入清零装置的情况，图中红色椭圆所围是反馈信号处理电路，绿色方框所围就是两个引入清零信号的协调电路。
２）校分电路
图17
如图所示，校分电路有两个任务：一是将分时计数器之间的进位连接切断，二是屏蔽时钟信号并引入点触开关的信号作为调教时间的驱动。电路的调校功能是通过模拟时钟信号来实现的。
该电路有三个控制端：调校使能端、校分按钮、校时按钮，只有使能端有效时才能进行正常的调校，此外，在调校时秒计数器是正常工作的，但不能进位。原理图如下
图18
图中的两个counter60表示秒和分计时器，红色方框中的电路就是由
使能端控制的校分电路，set：使能端；CO1：秒进位；sm：分调校。
电路中set端起到决定co1与sm哪一路信号通过的作用。绿色圆中的
或门起到屏蔽分时进位信号的作用。
5.报时电路
图19
如图所示，报时电路的任务是根据输入的时间信号，即通过识别现在时间判断是否激活蜂鸣器并根据要求在不同时刻将两种频率的驱动信号输入蜂鸣器。
1)59min判断电路
对分计数器进行59分卡诺图分析可知，将个位的首尾两位和设为的首尾两位做与运算可作为59min的判断信号
2)53’”55” 57”判断电路
对秒计数器进行卡诺图分析得知,通过逻辑运算：ah1*ch1*al1*(bl1+cl1)可输出53” 55” 57”的判断信号
3)59”判断电路
通过对秒计数器进行59”卡诺图分析得知,通过逻辑运算：al1*dl1*ah1*ch1可输出59’的判断信号
至此部分时间判断电路如下图
图20
4）beeper内部结构如图
图21
图中上方是一个1KHZ的时钟发生器，后接一个T触发器对1KHZ对半分频得到500HZ，下方电路为时钟判断电路的后半部分，inst11判断53”55”57”，inst12判断59”。Inst5是闹铃时钟判断电路。beater是附加制作的一个小电路，使得蜂鸣器的发生时间间隔小于1秒，可以直接从时钟发生器中引出。
6．储时电路
储时电路（即闹钟）只需在时钟电路的基础上做适当修改即可
图22
将图22与时间电路对比可知，闹钟电路没有时钟输入端、清零端。
7．选择电路
这组电路的任务是将时钟信号和储时信号按控制信号的要求输出到显示
电路中，如果这个电路成功运行，则在激活闹钟设置后显示器会显示存储电路的时间。
选择电路的本质就是20个2选1数据选择器的组合故在此不置图说明。 但给出单个2选1选择器的电路图
8．闹钟比较电路（compare ）
该电路通过比较时钟与储时电路中信号来输出控制蜂鸣器的信号。闹钟比
较电路的本质就是用比较器比较时钟闹钟分和时的同异。 １） 单个比较电路
２） 闹铃时长电路
这里要求在时分满足的情况下连续响铃十秒，则可以将秒十位的三个输出端也加入compare 电路中一同做判断。设计如图23
图23
9．其他电路
１） 在校分校时的时候，由于在开关的触发与扳置是会产生高频的抖动噪声，这些噪声会被当做时钟信号触发模计数器，因此一次按键操作或一次使能操作会使时钟跳变多次，进而导致不必要的时间浪费和调校错误，这就使得消颤成为了必要。先设计消颤电路如下
图
24
由于D 触发器有如下性质：当时钟端上沿到来时，D 触发器才会将输入端电平送至输出端。由于噪音信号大多为高频又同时都集中在触发时间周围的一个极短的范围内，故通过设置适当的时钟频率可以有效的过滤由于触发产生的颤抖信号。所输入的时钟频率应满足：小于噪音的最小频率，大于触发状态的改变频率。
图25
２） 秒设置：将输入端连在CLR 上即可 ３） Hold ：切断秒时钟信号即可
红框内即为保持电路。
四．编程下载
1.整体电路图如下
2.管脚配置
3．编译调试
五.实验感想
1.在设计过程当中，我充分体会到因采用自顶向下设计方法使得设计、调试以及仿真的过程方便许多。同时我也认识到在设计一个具有复杂逻辑关系的电路或者产品时对每个子电路进行层间或层内封装的重要性。
2.熟练应用设计软件可以大大提高设计的效率，尤其是一些软件的快捷键及各种辅助工具。比如在对分频器进行仿真的时候，通过增加时间标尺和灵活切换基准尺，可以较为准确地判定分频器设计的好坏。又比如在编译电路图或为waveform文件插入管脚时，都需将目标电路图置顶，在对多个电路间进行切换时，若熟悉快捷键Ctrl+Shift+J将会使设计效率提升。
3.电路图的调试需要极大的耐心和细致的逻辑思考，很多时候，评价一个设计者对他所设计出的电路的掌握度往往就看他能否在最短时间里让程序正常运行。我在整个电路设计中遇到过很多调试方面的问题，往往一个问题就要花上半个小时甚至更多的时间来解决，不过在耐心查出错误后，我发现对自己所设计的电路图和原来认为理所当然的连接方法有了更深层次的认识，这对我在EDA 设计后半段时间的工作起到了很大的帮助作用。
参考文献
[1]EDA设计实验指导书南京理工大学电子技术中心2010年1月
[2]数字逻辑电路与系统设计蒋立平电子工业出版社
[3]EDA设计II讲稿（PPT）
EDA设计 使用Quartus II进行多功能数字钟设计 院系：机械工程 专业：车辆工程 姓名：张小辉 学号： 指导老师：蒋立平、花汉兵 时间： 2016年5月25日
摘要 本实验是电类综合实验课程作业，需要使用到QuartusⅡ软件，（Quartus II 是Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件，原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware 支持Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程）。本实验需要完成一个数字钟的设计，进行试验设计和仿真调试，实验目标是实现计时、校时、校分、清零、保持和整点报时等多种基本功能，并下载到SmartSOPC实验系统中进行调试和验证。 关键字：电类综合实验 QuartusⅡ数字钟设计仿真
Abstract This experiment is electric comprehensive experimental course work and need to use the Quartus II software, Quartus II is Altera integrated PLD / FPGA development software, schematic and VHDL, Verilog HDL and AHDL (Altera hardware description language support) etc. a variety of design input form, embedded in its own synthesizer and simulator can complete hardware configuration complete PLD design process from design entry to). The need to complete the design of a digital clock, and debug the design of experiment and simulation, the experimental goal is to achieve timing, school, reset, keep and the whole point timekeeping and other basic functions, and then download to the smartsopc experimental system debugging and validation. Key words: Electric power integrated experiment Quartus II Digital clock design Simulation
湖北大学物电学院EDA课程设计报告（论文） 题目：多功能数字钟设计 专业班级: 14微电子科学与工程 姓名：黄山 时间：2016年12月20日 指导教师：万美琳卢仕 完成日期：2015年12月20日
多功能数字钟设计任务书 1．设计目的与要求 了解多功能数字钟的工作原理，加深利用EDA技术实现数字系统的理解 2．设计内容 1，能正常走时，时分秒各占2个数码管，时分秒之间用小时个位和分钟个位所在数码管的小数点隔开； 2，能用按键调时调分； 3，能整点报时，到达整点时，蜂鸣器响一秒； 4，拓展功能：秒表，闹钟，闹钟可调 3．编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 4．答辩 在规定时间内，完成叙述并回答问题。
目录（四号仿宋_GB2312加粗居中） （空一行） 1 引言 (1) 2 总体设计方案 (1) 2.1 设计思路 (1) 2.2总体设计框图 (2) 3设计原理分析 (3) 3.1分频器 (4) 3.2计时器和时间调节 (4) 3.3秒表模块 (5) 3.4状态机模块 (6) 3.5数码管显示模块 (7) 3.6顶层模块 (8) 3.7管脚绑定和顶层原理图 (9) 4 总结与体会 (11)
多功能电子表 摘要:本EDA课程主要利用QuartusII软件Verilog语言的基本运用设计一个多功能数字钟，进行试验设计和软件仿真调试，分别实现时分秒计时，闹钟闹铃，时分手动较时，时分秒清零，时间保持和整点报时等多种基本功能 关键词:Verilog语言，多功能数字钟，数码管显示； 1 引言 QuartusII是Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL 以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程，解决了传统硬件电路连线麻烦，出错率高且不易修改，很难控制成本的缺点。利用软件电路设计连线方便，修改容易；电路结构清楚，功能一目了然 2 总体设计方案 2.1 设计思路 根据系统设计的要求，系统设计采用自顶层向下的设计方法，由时钟分频部分，计时部分，按键调时部分，数码管显示部分，蜂鸣器四部分组成。这些模块在顶层原理图中相互连接作用 3 设计原理分析 3.1 分频器 分频模块：将20Mhz晶振分频为1hz，100hz,1000hz分别用于计数模块，秒表模块，状态机模块 module oclk(CLK,oclk,rst,clk_10,clk_100); input CLK,rst; output oclk,clk_10,clk_100;
2003数字逻辑考题 一 填空题 （每空1分，共15分） 1 [19]10=[ 11010 ]Gray （假设字长为5bit ） 2 若X=+1010，则[X]原=（ 00001010 ），[-X]补=（ 11110110 ），（假设字长为8bit ） 3 [26.125]10=[ 1A.2 ]16=[ 00100110.000100100101 ]8421BCD 4 65进制的同步计数器至少有( 7 )个计数输出端。 5 用移位寄存器产生11101000序列，至少需要( 3 )个触发器。 6 要使JK 触发器按'*Q Q =工作，则JK 触发器的激励方程应写为(1,1 )；如果用D 触发器实现这一转换关系，则D 触发器的激励方程应写为( Q ’ )。 7 在最简状态分配中，若状态数为n ，则所需的最小状态变量数应为（[log 2n] ）。 8 有n 个逻辑变量A ，B ，C ….W ，若这n 个变量中含1的个数为奇数个，则这n 个变量相异或的结果应为（ 1 ）。 9 一个256x4bit 的ROM 最多能实现（ 4 ）个（ 8 ）输入的组合逻辑函数。 10 一个EPROM 有18条地址输入线，其内部存储单元有（ 218 ）个。 11 所示CMOS 电路如图Fig.1，其实现的逻辑函数为F=（ A NAND B (AB)' ） （正逻辑）。 二 判断题 （每问2分，共10分） 1 （ T ）计数模为2n 的扭环计数器所需的触发器为n 个。 2 （ F ）若逻辑方程AB=AC 成立，则B=C 成立。 3 （ F ）一个逻辑函数的全部最小项之积恒等于1。 4 （ T ）CMOS 与非门的未用输入端应连在高电平上。 5 （ F ）Mealy 型时序电路的输出只与当前的外部输入有关。 Fig.1 三 （16分） 1 化简下列函数（共6分，每题3分） 1） ()()∑=15,13,11,10,9,8,7,3,2,0,,,m D C B A F 2） ()()()∑∑+=14,5,3,013,12,10,8,6,1,,,d m D C B A F F +E D
课程设计任务书 学生姓名： XXX 专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 多功能数字钟电路设计 初始条件：74LS390，74LS48，数码显示器BS202各6片，74LS00 3片，74LS04，74LS08各 1片，电阻若干，电容，开关各2个，蜂鸣器1个，导线若干。 要求完成的主要任务: 用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分秒的数字电子钟，要求如下： 1.由晶振电路产生1HZ标准秒信号。 2.秒、分为00-59六十进制计数器。 3.时为00-23二十四进制计数器。 4.可手动校正：能分别进行秒、分、时的校正。只要将开关置于手动位置。可分别对秒、分、时进行连续脉冲输入调整。 5.整点报时。整点报时电路要求在每个整点前鸣叫五次低音（500HZ），整点时再鸣叫一次高音（1000HZ）。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 多功能数字钟电路设计 摘要 (1) Abstract (2) 1系统原理框图 (3) 2方案设计与论证 (4)
2.1时间脉冲产生电路 (4) 2.2分频器电路 (6) 2.3时间计数器电路 (7) 2.4译码驱动及显示单元电路 (8) 2.5校时电路 (8) 2.6报时电路 (10) 3单元电路的设计 (12) 3.1时间脉冲产生电路的设计 (12) 3.2计数电路的设计 (12) 3.2.1 60进制计数器的设计 (12) 3.2.2 24进制计数器的设计 (13) 3.3译码及驱动显示电路 (14) 3.4 校时电路的设计 (14) 3.5 报时电路 (16) 3.6电路总图 (17) 4仿真结果及分析 (18) 4.1时钟结果仿真 (18) 4.2 秒钟个位时序图 (18) 4.3报时电路时序图 (19) 4.4测试结果分析 (19) 5心得与体会 (20) 6参考文献 (21) 附录1原件清单 (22) 附录2部分芯片引脚图与功能表 (23) 74HC390引脚图与功能表 (23)
多功能数字钟电路设计 一、数字电子钟设计摘要 (2) 二、数字电子钟方案框图 (2) 三、单元电路设计及相关元器件的选择 (3) 1.6进制计数器电路的设计 (3) 2.10进制计数器电路的设计 (4) 3.60进制计数器电路的设计 (4) 4.时间计数器电路的设计 (5) 5.校正电路的设计 (6) 6.时钟电路的设计 (7) 7.整点报时电路设计 (8) 8. 译码驱动及单元显示电路 (9) 四、系统电路总图及原理 (9) 五、经验体会 (10) 六、参考文献 (10) 附录A:系统电路原理图 附录B:元器件清单
一、数字电子钟设计摘要 数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。 此次设计数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路。通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。 二、数字电子钟方案框图 图1 数字电子钟方案框图
三、单元电路设计和元器件的选择 1. 6进制计数器电路的设计 现要设计一个6进制的计数器，采用一片中规模集成电路74LS90N芯片，先接成十进制，再转换成6进制，利用“反馈清零”的方法即可实现6进制计数，如图2所示。 图2
2. 10进制电路设计 图3 3. 60 进数器电路的设计 “秒”计数器与“分”计数器都是六十进制，它由一级十进制计数器和一级六进制计数器连接而成，如图4所示，采用两片中规模集成电路74LS90N串接起来构成“秒”“分”计数器。
哈尔滨工业大学(威海) 电子学课程设计报告带有整点报时的数字钟设计与制作 姓名: 蒋栋栋 班级: 0802503 学号: 080250331 指导教师: 井岩
目录 一、课程设计的性质、目的和任务 (3) 二、课程设计基本要求 (3) 三、设计课题要求 (3) 四、课程设计所需要仪器 (4) 五、设计步骤 (4) 1、整体设计框图 (4) 2、各个模块的设计与仿真 (4) 2.1分频模块 (4) 2.2计数器模块 (6) 2.3控制模块 (10) 2.4数码管分配 (13) 2.5显示模块 (14) 2.6报时模块 (16) 六、调试中遇到的问题及解决的方法 (18) 七、心得体会 (18)
一、课程设计的性质、目的和任务 创新精神和实践能力二者之中，实践能力是基础和根本。这是由于创新基于实践、源于实践，实践出真知，实践检验真理。实践活动是创新的源泉，也是人才成长的必由之路。 通过课程设计的锻炼，要求学生掌握电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力，提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，培养学生的创新精神。 二、课程设计基本要求 掌握现代大规模集成数字逻辑电路的应用设计方法，进一步掌握电子仪器的正确使用方法，以及掌握利用计算机进行电子设计自动化(EDA)的基本方法。 三、设计课题要求 （1）构造一个24小时制的数字钟。要求能显示时、分、秒。 （2）要求时、分、秒能各自独立的进行调整。 （3）能利用喇叭作整点报时。从59分50秒时开始报时，每隔一秒报时一秒，到达00分00秒时，整点报时。整点报时声的频率应与其它的报时声频有明显区别。 #设计提示（仅供参考）： （1）对频率输入的考虑 数字钟内所需的时钟频率有：基准时钟应为周期一秒的标准信号。报时频率可选用1KHz和2KHz左右(两种频率相差八度音，即频率相差一倍)。另外，为防止按键反跳、抖动，微动开关输入应采用寄存器输入形式，其时钟应为几十赫兹。 （2）计时部分计数器设计的考虑 分、秒计数器均为模60计数器。 小时计数为模24计数器，同理可建一个24进制计数器的模块。 （3）校时设计的考虑 数字钟校准有3个控制键：时校准、分校准和秒校准。 微动开关不工作，计数器正常工作。按下微动开关后，计数器以8Hz频率连续计数(若只按一下，则计数器增加一位)，可调用元件库中的逻辑门建一个控制按键的模块，即建立开关去抖动电路(见书70页)。 （4）报时设计的考虑
基于VHDL的多功能数字钟 设计报告 021215班 卫时章 02121451
一、设计要求 1、具有以二十四小时制计时、显示、整点报时、时间设置和闹钟的功能。 2、设计精度要求为1秒。 二、设计环境：Quartus II 三、系统功能描述 1、系统输入：时钟信号clk采用50MHz；系统状态及较时、定时转换的控制信号为k、set，校时复位信号为reset，均由按键信号产生。 2、系统输出：LED显示输出；蜂鸣器声音信号输出。 3、多功能数字电子钟系统功能的具体描述如下： （一）计时：正常工作状态下，每日按24h计时制计时并显示，蜂鸣器无声，逢整点报时。 （二）校时：在计时显示状态下，按下“k”键，进入“小时”待校准状态，若此时按下“set”键，小时开始校准；之后按下“k”键则进入“分”待校准状态；继续按下“k”键则进入“秒”待复零状态；再次按下“k”键数码管显示闹钟时间，并进入闹钟“小时”待校准状态；再次按下“k”键则进入闹钟“分”待校准状态；若再按下“k”键恢复到正常计时显示状态。若校时过程中按下“reset”键，则系统恢复到正常计数状态。 （1）“小时”校准状态：在“小时”校准状态下，显示“小时”的数码管以2Hz 闪烁，并按下“set”键时以2Hz的频率递增计数。 （2）“分”校准状态：在“分”校准状态下，显示“分”的数码管以2Hz闪烁，并按下“set”键时以2Hz的频率递增计数。 （3）“秒”校准状态：在“秒复零”状态下，显示“秒”的数码管以2Hz闪烁，并以1Hz的频率递增计数。 （4）闹钟“小时”校准状态：在闹钟“小时”校准状态下，显示“小时”的数码管以2Hz闪烁，并按下“set”键时以2Hz的频率递增计数。 （5）闹钟“分”校准状态：在闹钟“分”校准状态下，显示“分”的数码管以2Hz闪烁，并按下“set”键时以2Hz的频率递增计数。 （三）整点报时：蜂鸣器在“59”分钟的第“51”、“53”、“55”、“57”秒发频率为500Hz的低音，在“59”分钟的第“59”秒发频率为1000Hz的高音，结束时为整点。 （四）显示：采用扫描显示方式驱动4个LED数码管显示小时、分，秒由两组led灯以4位BCD 码显示。 （五）闹钟：闹钟定时时间到，蜂鸣器发出频率为1000Hz的高音，持续时间为60秒。 四、各个模块分析说明 1、分频器模块(freq.vhd) （1）模块说明：输入一个频率为50MHz的CLK，利用计数器分出 1KHz的q1KHz，500Hz的q500Hz，2Hz的q2Hz和1Hz的q1Hz。 （2）源程序： library ieee;
数字逻辑设计大作业题目 说明：以下题目任选一个，以小组形式合作完成，组内人数是2～3人，不能超过3人。 题目1：电子密码锁的设计 [设计要求] （1）设计一个开锁密码至少为4位数字（或更多）的密码锁。 （2）当开锁按扭开关（可设置8位或更多，其中只有4位有效，其余位为虚设）的输入代码等于所设密码时启动开锁控制电路，并且用绿 灯亮、红灯灭表示开锁状态。 （3）从第一个按扭触动后的5秒内若未能将锁打开，则电路自动复位并发出报警信号，同时用绿灯灭、红灯亮表示关锁状态。 （4）密码锁上带有数字时钟，当操作者开始按动按钮能进行倒计时显示。 注：附加功能根据本人能力自行添加（如：密码锁中的4位密码可以修改，等等） 题目2：乒乓球比赛模拟机的设计 乒乓球比赛模拟机用发光二极管（LED）模拟乒乓球运动轨迹，是由甲乙双方参赛，加上裁判的三人游戏（也可以不用裁判）。 [设计要求] （1）至少用8个LED排成直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中一个点亮的LED（乒乓球）依次从左到右，或从右到左移动，“球” 的移动速度可以调节。 （2）当球（被点亮的那只LED）移动到某方的最后一位时，参赛者应该果断按下自己的按扭使“球”转向，即表示启动球拍击中，若行动迟缓或超前，
表示未击中或违规，则对方得一分。 （3）设计甲乙双方自动记分电路，用数码管显示得分，每记满11分为一局。（4）甲乙双方各设一个发光二极管表示拥有发球权，每得5分自动交换发球权，拥有发球权的一方发球才能有效。 （5）能显示发球次数。 注：附加功能根据本人能力自行添加（如：一方得分，电路自动提示3秒，此期间发球无效，等铃声停止后方可比赛等等） 题目3：象棋快棋赛电子裁判计时器的设计 说明：象棋快棋赛规则是，红、黑双方对奕时间累计均为三分钟，超时判负。[设计要求] （1）甲乙双方的计时器为一个秒时钟，双方均用3位数码管显示，预定的初值均为三分钟，采用倒计时方式。通过按扭启动，由本方控制对方，比如甲方走完一步棋后必须按一次甲方的按键，该按键启动乙方倒计时。同理，乙方走完一步棋后必须按一次乙方的按键，该按键启动甲方倒计时。 （2）超时能发出报警判负。 （3）累计时间设置可以改变。 注：附加功能根据本人能力自行添加 题目4：出租车计费器的设计 汽车在行驶时，里程传感器将里程数转换成与之成正比的脉冲个数，然后由计数译码电路变成收费金额。每行驶1公里，里程传感器输出一个脉冲信号，即10个脉冲/公里。 [设计要求] （1）设计制作自动计费器，金额总数包括行车里程计费、等车时间计费和起步价三部分，金额用数码管显示。 （2）里程单价设2.1元/公里，等车单价为0.6元/10分钟，起步价设为5元（参考）
EDA技术课程设计 多功能数字钟 学院：城市学院 专业、班级： 姓名： 指导老师： 20XX年12月
目录 1、设计任务与要求 (2) 2、总体框图 (2) 3、选择器件 (2) 4、功能模块 (3) （1）时钟记数模块 (3) （2）整点报时驱动信号产生模块 (6) （3）八段共阴扫描数码管的片选驱动信号输出模块 (7) （4）驱动八段字形译码输出模块 (8) （5）高3位数和低4位数并置输出模块 (9) 5、总体设计电路图 (10) （1）仿真图 (10) （2）电路图 (10) 6、设计心得体会 (11)
一、设计任务与要求 1、具有时、分、秒记数显示功能，以24小时循环计时。 2、要求数字钟具有清零、调节小时、分钟功能。 3、具有整点报时，整点报时的同时输出喇叭有音乐响起。 二、总体框图 多功能数字钟总体框图如下图所示。它由时钟记数模块（包括hour、minute、second 三个小模块）、驱动8位八段共阴扫描数码管的片选驱动信号输出模块（seltime）、驱动八段字形译码输出模块（deled）、整点报时驱动信号产生模块（alart）。 系统总体框图 三、选择器件 网络线若干、共阴八段数码管4个、蜂鸣器、hour(24进制记数器)、minute(60进制记数器)、second(60进制记数器)、alert(整点报时驱动信号产生模块)、 seltime(驱动4位八段共阴扫描数码管的片选 驱动信号输出模块)、deled(驱动八段字形译 码输出模块)。
四、功能模块 多功能数字钟中的时钟记数模块、驱动8位八段共阴扫描数码管的片选驱动信号输出模块、驱动八段字形译码输出模块、整点报时驱动信号产生模块。 (1) 时钟记数模块： <1.1>该模块的功能是：在时钟信号（CLK）的作用下可以生成波形；在清零信号（RESET）作用下，即可清零。 VHDL程序如下： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity hour24 is port( clk: in std_logic; reset:instd_logic; qh:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); ql:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); end hour24; architecture behav of hour24 is begin process(reset,clk) begin if reset='1' then qh<="000"; ql<="0000"; elsif(clk'event and clk='1') then if (qh<2) then if (ql=9) then ql<="0000"; qh<=qh + 1; else ql<=ql+1; end if; else if (ql=3) then ql<="0000"; qh<="000"; else ql<=ql+1; end if; end if; end if; end process; end behav; 仿真波形如下：
多功能数字钟电路的设计与制作 一、设计任务与要求 设计和制作一个多功能数字钟，要求能准确计时并以数字形式显示时、分、秒的时间，能校正时间，准点报时。 二、方案设计与论证 1．数字钟设计原理 数字电子钟一般由振荡器、译码器、显示器等几部分电路组成，这些电路都是数字电路中应用最广的基本电路。振荡器产生的1Hz的方波，作为秒信号。秒信号送入计数器进行计数，并把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。“秒”的计数、显示由两级计数器和译码器组成的六十进制计数电路实现；“分”的计数、显示电路与“秒”的相同；“时”的计数、显示由两级计数器和译码器组成的二十四进制计数电路实现。所有计时结果由七段数码管显示器显示。用4个与非门构成调时电路，通过改变方波的频率，进行调时。最后用与非门和发光二极管构成整点显示部分。
2．总体结构框图如下： 图14 总体框图 三、单元电路设计与参数计算 1．脉冲产生电路 图15 晶振振荡器原理图 图16 555定时器脉冲产生电路原理图 振荡器可由晶振组成(如图15)，也可以由555定时器组成。图16是由555定时器构成的1HZ 的自激振荡器，其原理是： 第一暂态2、6端电位为Vcc 3 1 ，则输出为高电平，三极管不导通，电容C 充电，此 时2、6端电位上升。当上升至大于Vcc 3 2 时，输出为低电平，三极管导通，电容C 放电， 11 21 C 1 R C 2 R O
此时2、6端电位下降，下降至Vcc 3 1 时，输出高电平，以此循环。根据公式C R R f )2(43.121+≈ 得，此时频率为0.991。 图17 555定时器波形关系 图18 555定时器产生1Hz 方波原理图 2．时间计数电路 图19 74LS161引脚图 74LS161功能表 v V 2 3 V 1 3 v U 1 74L S 161D Q A 14Q B 13Q C 12Q D 11R C O 15A 3B 4C 5D 6 E N P 7E N T 10 ~L O A D 9~C L R 1 C L K 2
《多功能数字钟电路的设计、制作》 课程设计报告 班级：(兴) 2008级自动化 姓名：胡荣 学号：2008960623 指导教师：刘勇 2010年11月13日
目录 一、设计目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 二、设计内容及要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 三、总设计原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 四、主要元件及设备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 五、单元电路的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 1、数字电子计时器组成原理．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2、用74LS160实现12进制计数器．．．．．．．．．．．．．．6 3、校时电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 4、时基电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 六、设计总电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 七、设计结果及其分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 八、设计过程中的问题及解决方案．．．．．．．．．．．．．．．9 九、心得体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 十、附录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
多功能数字钟电路设计 一、设计目的 通过课程设计要实现以下两个目标：一、初步掌握电子线路的设计、组装及调试方法。即根据设计要求，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过组装调试等实践活动，使电路达到性能要求；二、课程设计为后续的毕业设计打好基础。毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让我们开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际方面，运用已学过的分析和设计电路的理论知识，逐步掌握工程设计的步骤和方法，同时，课程设计报告的书写，为今后从事技术工作撰写科技报告和技术资料打下基础。 二、设计内容及要求 1、功能要求： ①基本功能: 以数字形式显示时、分、秒的时间，小时计数器的计时要求为“12翻1”，并要求能手动快校时、快校分或慢校时、慢校分。 ②扩展功能: 定时控制，其时间自定；仿广播电台正点报时—自动报正点时数。 2、设计步骤与要求： ①拟定数字钟电路的组成框图，要求先实现电路的基本功能，后扩展功能，使用的器件少，成本低； ②设计各单元电路，并用Multisim软件仿真； ③在通用电路板上安装电路，只要求显示时分； ④测试数字钟系统的逻辑功能； ⑤写出设计报告。设计报告要求：写出详细地设计过程（含数字钟系统的整机逻辑电路图）、调试步骤、测试结果及心得体会。 三、总设计原理 数字电子钟原理是一个具有计时、校时、报时、显示等基本功能的数字钟主要由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路、报时电路等七部分组成。石英晶体振荡器产生的信号经过分频器得到秒脉冲，秒脉冲送入计数器计数，计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器译码，并通过显示器显示时间。 四、主要元件及设备 1、给定的主要器件： 74LS00（4片），74LS160（4片）或74LS161（4片），74LS04（2片），74LS20（2片），74LS48（4片），数码管BS202（4只），555（1片），开关（1个），电阻47k（2个）电容10uF（1个）10nF(1个) 各元件引脚图如下图：
数字逻辑第一次大作业
一．“七段数码管字形发生器”真值表（支持共阴极，1亮0灭） 输入变量输出变量数码管显 示 A B C D a b c d e f g 0000 1111110 0 000 1 0110000 1 0010 110110 1 2 001 1 111100 1 3 0100 011001 1 4 010 1 101101 1 5 0110 101111 1 6 011 1 1110000 7 1000 111111 1 8 100 1 111101 1 9 1010 111011 1 A 101 1 001111 1 B 1100 1001110 C 110 1 011110 1 D 1110 100111 1 E 111 1 100011 1 F 二．卡诺图化简： A B C D a 0000 1 000 1 0 0010 1 001 1 1 0100 0 010 1 1 0110 1 011 1 1 1000 1 100 1 1 1010 1 101 1 0 1100 1 110 1 0 1110 1 AB CD 00 01 11 10 00 1 0 1 1 01 0 1 0 1 11 1 1 1 0 10 1 1 1 1 Fa=B?D?+A?BD+A B?C?+A?C+BC+A D?
111 1 1 A B C D b 0000 1 000 1 1 0010 1 001 1 1 0100 1 010 1 0 0110 0 011 1 1 1000 1 100 1 1 1010 1 101 1 0 1100 0 110 1 1 1110 0 111 1 0 A B C D c 0000 1 000 1 1 0010 0 001 1 1 0100 1 010 1 1 0110 1 011 1 1 1000 1 100 1 1 1010 1 101 1 1 1100 0 110 1 1 1110 0 111 1 0 AB CD 00 01 11 10 00 1 1 0 1 01 1 0 1 1 11 1 1 0 0 10 1 0 0 1 Fb=B?D?+B?C?+A?C?D?+A?CD+A C?D AB CD 00 01 11 10 00 1 1 0 1 01 1 1 1 1 11 1 1 0 1 10 0 1 0 1 Fc=A?C?+A?D+A?B+A B?+C?D
课程设计任务书 题目: 多功能数字钟的设计与实现 初始条件： 本设计既可以使用集成译码器、计数器、定时器、脉冲发生器和必要的门电路等，也可以使用单片机系统构建多功能数字钟。用数码管显示时间计数值。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：1周。 2、技术要求： 1）设计一个数字钟。要求用六位数码管显示时间，格式为00：00：00。 2）具有60进制和24进制（或12进制）计数功能，秒、分为60进制计数，时为24进制（或12进制）计数。 3）有译码、七段数码显示功能，能显示时、分、秒计时的结果。 4）设计提供连续触发脉冲的脉冲信号发生器， 5）具有校时单元、闹钟单元和整点报时单元。 6）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。 3、查阅至少5篇参考文献。按《******大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 1、2013年 3 月18 日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、2013 年3 月22日至2013 年5 月10 日，方案选择和电路设计。 3、2013 年5 月25 日至2013 年7 月2 日，电路调试和设计说明书撰写。 4、2013 年7 月5 日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 1 引言 (1) 1.1 数字钟简介 (1) 1.2 EWB简介 (1) 2 方案选择 (3) 3 系统框图 (4) 4 分电路设计 (5) 4.1 脉冲产生电路 (5) 4.1.1设计要求 (5) 4.1.2所需元件 (6) 4.1.3元件介绍 (6) 4.1.4参数计算 (7) 4.1.5电路设计 (8) 4.2计数电路 (9) 4.2.1秒电路 (9) 4.2.2分电路 (11) 4.2.3时电路 (13) 4.3显示电路 (14) 4.3.1所需元件 (14) 4.3.2元件介绍 (14) 4.3.3原理说明 (14) 4.3.4电路设计 (15) 4.4整点报时电路 (15)
大连理工大学本科实验报告题目：多功能数字时钟设计 课程名称：数字电路与系统课程设计 学院（系）：信息与通信工程学院 专业：电子信息工程 班级： 学生姓名： 学号： 完成日期：2014年7月16日 2014 年7 月16 日
题目：多功能数字时钟设计 1 设计要求 1) 具有“时”、“分”、“秒”及“模式”的十进制数字显示功能； 2) 具有手动校时、校分功能，并能快速调节、一键复位（复位时间12时00分00秒）； 3) 具有整点报时功能，从00分00秒起，亮灯十秒钟； 4) 具有秒表功能（精确至百分之一秒），具有开关键，可暂停、可一键清零； 5) 具有闹钟功能，手动设置时间，并可快速调节，具有开关键，可一键复位（复位时间12时00分00秒），闹钟时间到亮灯十秒钟进行提醒； 6) 具有倒计时功能（精确至百分之一秒），可手动设置倒计时时间，若无输入，系统默认60秒倒计时，且具有开关键，计时时间到亮灯十秒钟进行提醒，可一键复位（复位时间默认60秒）。 2 设计分析及系统方案设计 2.1 模式选择模块：按键一进行模式选择，并利用数码管显示出当前模式。模式一：时钟显示功能；模式二：时钟调节功能；模式三：闹钟功能；模式四：秒表功能；模式五：倒计时功能。 2.2 数字钟的基本功能部分：包括时、分、秒的显示，手动调时，以及整点报时部分。基本模块是由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。利用DE2硬件中提供的50MHZ晶振，经过分频得到周期为1s的时钟脉冲。将该信号送入计数器进行计算，并把累加结果以“时”“分”“秒”的形式通过译码器由数码管显示出来。 具有复位按键1，在时钟模式下按下复位键后对时钟进行复位，复位时间12时00分00秒。 进入手动调时功能时，通过按键调节时间，每按下依次按键2，时钟时针加一，按下按键2一秒内未松手，时钟时针每秒钟加十；按键1对分针进行控制，原理与时针相同并通过译码器由七位数码管显示。 从00分00秒开始，数字钟进入整点报时功能（本设计中以一个LED灯代替蜂鸣器，进行报时），亮灯10秒钟进行提示。 2.3多功能数字钟的秒表功能部分：计时范围从00分00.00秒至59分59.99秒。可由复位键0异步清零，并由开关1控制计时开始与停止。 将DE2硬件中的50MHZ晶振经过分频获得周期为0.01秒的时钟脉冲，将信号送入计数器进行计算，并把累计结果通过译码器由七位数码管显示 2.4多功能数字钟的闹钟功能部分：进入闹钟功能模式后，通过按键2（设定小时）和按键1（设定分钟）设定闹钟时间，当按下按键一秒内未松手时，可进行快速设定时间。当时钟进入闹钟设定的时间（判断时钟的时信号时针，分针分别与闹钟设定的时信号时针、分针是否相等），则以LED灯连续亮10秒钟进行提示，并由开关0控制闹钟的开和关。 2.5 多功能数字钟的倒计时功能部分：可通过按键3（设定分针）和按键2（设定秒针）设定倒计时开始，当按下按键一秒内未松手时，可进行快速设定时间。当没有手动时间设定时，系统默认为60秒倒计时。倒计时的时钟与数字钟的时钟相同，每迎到一个1s时钟上升
大连外国语大学软件学院 1数字逻辑电路概述 数字逻辑是数字电路逻辑设计的简称，其内容是应用数字电路进行数字系统逻辑设计。电子数字计算机是由具有各种逻辑功能的逻辑部件组成的，这些逻辑部件按其结构可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路是由与门、或门和非门等门电路组合形成的逻辑电路;时序逻辑电路是由触发器和门电路组成的具有记忆能力的逻辑电路。有了组合逻辑电路和时序逻辑电路，再进行合理的设计和安排，就可以表示和实现布尔代数的基本运算。 数字逻辑电路有易于集成、传输质量高、有运算和逻辑推理能力等优点，因此被广泛用于计算机、自动控制、通信、测量等领域。一般家电产品中，如定时器、告警器、控制器、电子钟表、电子玩具等都要用数字逻辑电路。 （阐述数字逻辑的现状、目的、意义、功能、方法及作用）2第一种数字逻辑电路 方法原理及功能 数据选择器又称为多路开关，是一种重要的组合逻辑器件，它可以实现从多路数据中选择任何一路数据输出，选择的控制由专门的端口编码决定，称为地址码，数据选择器可以完成很多的逻辑功能，例如函数发生器、桶形移位器、并串转换器、波形产生器等。 1、与非门实现二选一数据选择器： 用一种74SL153及门电路设计实现一位全加器，输入用三个单刀双掷开关分别代表A、B、C，输出用两个指示灯分别代表L1、L1。 设计过程与结果（描述方法的操作过程和结果，配截图详细介绍） 在元件库中单击TTL，再单击74LS系列，选中74LS153D。
仿真结果实际结果 L 1 亮单独打开开关A，B，C时； L1灯泡亮 L 2 亮任意打开两个开关； 灯泡L2亮
L 1 和 L 2 都 亮 同时打开开关A,B,C时； 灯泡L1，L2同时亮。 心得体会 经过许多次的失败，在不断尝试中选择一个适合的方式去解决问题，加强对电路的 理解。通过该实验可以培养我们的动手能力和对数字电路的理解。经检验，符合真值表， 达到数据选择的作用。74ls153为双四选一数据选择器，几多一个非门和或门可以组成 数据比较器。能更好的掌握相关芯片的知识，了解其用途。 失败电路一： 失败电路二：
. . 电子科技大学网络教育考卷（C 卷） (20 年至20 学年度第 学期) 考试时间 年 月 日(120分钟) 课程 数字逻辑设计及应用（本科） 教师签名_____ 大题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 合 计 得 分 一、填空题(每空1分，共20分) 1、10111012= 135 8= 5D 16= 1110011 格雷码 2、FF 16= 255 10= 001001010101 8421BCD = 010********* 余3码 3、已知某数的反码是1010101，则该数的对应的原码是 1101010 ，补码是 1101011 ； 4、逻辑运算的三种基本运算是 与或非 ； 5、一个逻辑在正逻辑系统下，表达式为B A +，则该逻辑在负逻辑系统下，表达式为 AB ； 6、逻辑式A /(B+CD /)的反演式为 A+B /(C /+D) ； 7、已知∑= )3,1,0(),,(m C B A F ,则∑=m F / （ 2,4,5,6,7 ） M ∏=（ 2,4,5,6,7 ） ； 8、请问图1-8逻辑为Y= (AB)/ ； 9、n 选1的数据选择器的地址输入的位数为 log 2n(向上取整) 位，多路输入端得个数为 n 个； 10、如果用一个JK 触发器实现D 触发器的功能，已知D 触发器的输入 信号为D ，则该JK 触发器的驱动为： J=D;K=D / ； 11、如果用一个D 触发器实现T 触发器的功能，已知T 触发器的输入信号为T ，则该D 触发器的驱动为： T ⊕Q ； 12、如果让一个JK 触发器只实现翻转功能，则该触发器的驱动为： J=K=1 ； 13、利用移位寄存器实现顺序序列信号1001110的产生，则该移位寄存器中触发器的个数为： 大于或等于3 个； 二、选择题（每题1分，共10分） 1、以下有关原码、反码和补码的描述正确的是： ①.二进制补码就是原码除符号位外取反加1； ②.补码即是就是反码的基础上再加1； ③.负数的原码、反码和补码相同； ④.正数的原码、反码和补码相同； 2、下列逻辑表达式中，与D BC C A AB F / / / 1++=不等的逻辑是： ①./ / / BC C A AB ++ ②./ ///D BC C A AB ++ ③．/ /C A AB + ④．BD C A AB ++/ / 3、已知门电路的电平参数如下：，，，，V 3.0V V 0.3V V 25.0V V 2.3V L I IH OL OH ≤≥≤≥请问其低电平的噪声容限为： ①. 0.05V ②. 0.2V ③. 2.95V ④. 2.7V 4、下列逻辑中，与/ A Y =相同的逻辑是： ①.1A Y ⊕= ②.0A Y ⊕= ③.A A Y ⊕= ④./ )A A (Y ⊕= 5、有如下所示波形图，已知ABC 为输入变量，Y 为输出变量，我们可以得到该逻辑的函数式为： ①.AC AB Y += ②.C B A Y ++= ③.C B A Y ??= ④./ / / C B A Y ++= 6、在同步状态下，下面哪种时序逻辑器件的状态更新仅仅发生在时钟触发沿来临的瞬间，并且状态更新的依据也仅仅取决于当时的输入情况： ①.锁存器 ②.电平触发的触发器 ③.脉冲触发的触发器 ④.边沿触发的触发器器 7、或非门所构成的SR 触发器的输入为S 和R ，则其工作时的约束条件为： ①.1R S =+ ②.0R S =? ③.0R S / / =+ ④.R S = 8、要实现有效状态数为8的扭环计数器，则所需移位寄存器中的触发器个数为： ①.8 ②.4 ③.3 ④.2 9、下面的电路，属于组合逻辑的电路是： ①.串行数据检测器 ②.多路数据选择器 ③.顺序信号发生器 ④.脉冲序列发生器 10、下面哪些器件不能够实现串行序列发生器 ①.计数器和组合门电路 ②.数据选择器和组合门电路 ③.移位寄存器和组合门电路 ④.触发器和组合门电路 姓名__________________ 专业名称__________________ 班号________________学号__________________教学中心_________________ …………………… …… … … … … …密………………… …… … … … … ……封……………… …… … … …线… … … …… … … …………………… 图1-8 图2-5